冶金工程數(shù)學模型與應用基礎

1 數(shù)學模型的基本概念和定義 1．1 模型的基本概念 1．2 各類模型在工程開發(fā)中的應用 1．2．1 模型的分類 1．2．2 模型在系統(tǒng)開發(fā)中的作用 1．3 數(shù)學模型 1．3．1 數(shù)學模型的定義及特點 1．3．2 數(shù)學模型的分類 1．3．3 數(shù)學模型的建立和使用 1．4 模擬和仿真 本章小結(jié) 思考題 參考文獻 2 冶金工業(yè)及冶金學科的發(fā)展 2．1 冶金發(fā)展歷史概述 2．2 鋼鐵工業(yè)的大發(fā)展 2．3 冶金學科發(fā)展概況 2．3．1化學冶金 2．3．2 冶金反應熱力學 2．3．3 冶金反應動力學 2．3．4 宏觀反應動力學 2．3．5 冶金反應工程學 2．3．6 時空多尺度的概念及其在冶金學中的應用 本章小結(jié) 思考題 參考文獻 3 冶金工程常見數(shù)學模型簡述 3．1 衡算模型 3．2 冶金熱力學模型 3．3 冶金動力學模型 3．4 單元操作模型 3．4．1 水冷模 3．4．2 金屬模 3．5 冶金反應工程模型 3．6 過程系統(tǒng)模型 3．6．1 過程系統(tǒng)模型分類 3．6．2 過程系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu) 3．6．3 系統(tǒng)優(yōu)化 3．7 最優(yōu)化模型 3．7．1 最優(yōu)化問題形式 3．7．2 最優(yōu)化問題分類 3．7．3 緦}生規(guī)劃問題分析 3．7．4 非線性規(guī)劃問題 3．7．5 線性規(guī)劃問題的類型及其在冶金中的應用 3．8 經(jīng)驗模型 3．8．1 數(shù)理統(tǒng)計的基本概念及常用知識 3．8．2 統(tǒng)計分析模型舉例 本章小結(jié) 思考題 參考文獻 4 冶金熱力學模型基礎及應用實例 4．1 冶金熱力學基礎回顧 4．1．1 吉布斯自由能 4．1．2 標準吉布斯自由能 4．1．3 多元多相反應平衡 4．2 活度 4．2．1 拉烏爾定律 4．2．2 亨利定律 4．2．3 活度及活度系數(shù)的提出 4．2．4 活度標準態(tài) 4．2．5 活度之間的轉(zhuǎn)換 4．3 鐵液／鋼液中組元活度計算 4．3．1 Wagner模型 4．3．2 Wagner模型使用的局限 4．3．3 UIP模型的提出 4．4 爐渣組元活度計算 4．4．1 分子理論模型 4．4．2 完全離子理論模型 4．5 渣容量計算 4．5．1 渣的硫容量 4．5．2 渣的磷酸鹽容量 4．5．3 渣的氯容量 4．5．4 渣的釩容量 4．6 幾種典型溶液的熱力學特征 4．6．1 理想溶液 4．6．2 實際溶液 4．6．3 稀溶液 4．6．4 正規(guī)溶液 4．7 應用實例 4．7．1 選擇性氧化和選擇性還原 4．7．2 應用實例一：Mn—Fe—C熔體中氮的熱力學 4．7．3 應用實例二：錳和鋁在Fe—Ni和Fe—Cr合金中脫氧平衡的熱力學 4．7．4 應用實例三：鋼中Mn／Si脫氧夾雜物熱力學計算和實驗研究 本章小結(jié) 思考題 參考文獻 5 冶金動力學模型基礎及應用實例 5．1 冶金反應動力學模型基礎及常用處理方法 5．1．1 冶金反應動力學特點 5．1．2 宏觀反應動力學常用處理方法 5．2 氣固反應動力學模型基礎 5．2．1 未反應核模型基礎：單獨控速 5．2．2 未反應核模型的應用擴展 5．3 氣液反應動力學模型 5．3．1 氣泡冶金過程動力學模型 5．3．2 真空冶金過程脫氣動力學模型 5．4 液液反應動力學模型基礎 5．5 應用實例 5．5．1 應用實例一：VD過程脫硫動力學模型 5．5．2 應用實例二：真空吸脫氣法用于鐵水同時脫碳和脫氮 5．5．3 應用實例三：銅對高溫下不銹鋼熔體脫碳動力學的影響 本章小結(jié) 思考題 參考文獻 6凝固過程相關數(shù)學模型基礎 6．1 凝固過程的傳熱 6．1．1 凝固過程的傳熱特點 6．1．2 凝固過程傳熱方式 6．2 凝固過程中液態(tài)金屬的流動 6．2．1 完全液相區(qū)內(nèi)的金屬流動 6．2．2 枝晶間液態(tài)金屬的流動 6．3 凝固過程中的傳質(zhì) 6．3．1 溶質(zhì)平衡與控制方程 6．3．2 枝晶間液態(tài)金屬流動情況下的溶質(zhì)濃度分布 6．4 金屬凝固微觀組織模擬 6．4．1 金屬凝固組織形成過程的數(shù)學模型 6．4．2 凝固組織形成過程的數(shù)值模擬方法 6．5應用實例 6．5．1 應用實例一：連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固傳熱數(shù)學模型 6．5．2 應用實例二：22CrMoH連鑄坯微觀組織及合金元素影響的數(shù)值模擬 本章小結(jié) 思考題 參考文獻 7 冶金過程湍流模型基礎及應用實例 7．1 流體的物理性質(zhì) 7．1．1 密度 7．1．2 壓縮性 7．1．3 黏性 7．1．4 導熱性和導熱系數(shù) 7．1．5 擴散性與擴散系數(shù) 7．1．6 表面張力 7．2 基本物理定律 7．2．1 質(zhì)量守恒定律 7．2．2 牛頓第二定律 7．2．3 熱力學第一定律 7．2．4 流體運動的基本方程 7．2．5 流體運動控制方程 7．3 冶金過程傳輸現(xiàn)象及相關數(shù)學模型 7．3．1 湍流流動的數(shù)學描述 7．3．2 湍流模型 7．3．3 壁面函數(shù) 7．4 應用實例 7．4．1 應用實例一：連鑄中間包操作的數(shù)值模擬研究 7．4．2 應用實例二：超聲速射流流場中湍流模型的研究 7．4．3 應用實例三：煉鋼溫度下超聲速氧槍射流行為的計算流體動力學模擬 本章小結(jié) 思考題 參考文獻